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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張書豪
研究生(外文):Shu-hao Jang
論文名稱:新式自由曲面耦合器應用於新式自由曲面耦合器應用於自然光照明系統
論文名稱(外文):An Innovative Freeform-Designed Coupler for Natural Light Illumination System
指導教授:黃忠偉黃忠偉引用關係
指導教授(外文):Allen.J.W.Whang
口試委員:黃忠偉
口試委員(外文):Allen.J.W.Whang
口試日期:2013-07-22
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:電子工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:54
中文關鍵詞:光耦合器自由曲面自然光照明系統
外文關鍵詞:CouplerFreeformThe Natural Light Guiding
相關次數:
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這環保意識抬頭的時代,各國產業與學界先進為了健康照明及節約能源,把太陽光導入室內,把太陽光當成照明系統,稱為自然光照明系統,而自然光照明系統又分為集光、傳光、放光等三個子系統,但當能量從集光系統到傳光系統時容易造成大量損耗,因此需要一個有效光學耦合器,以降低光能量在系統轉換時的損失。本文的入射光源是使用導光磚在不同的時間點有不同角度的光源,此耦合器能把離散光源都能收斂進導光管,以達到各個角度的光線都能有準直此透鏡的設計方法是運用自由曲面,此種方法能快速有效評判出對此耦合器最重要的光線,直接進行修正與控制效率。最後以照明光學軟體進行模擬與分析, 光耦合平均效率提升約30%,光傳輸平均效率提升約40%。
The Natural Light Guiding System(NLIS) developed at NTUST is designed to guild the outdoor sunshine for indoors illumination. The system can be divided into three subsystems: the light collecting sub-system(LCS), the light transmitting sub-system(LTS), and the light emitting sub-system(LES). These three sub-systems are intimately connected with one another. However, a great deal of energy is wasted during the process of passing the sunlight from the LCS to the LTS. In this research,
we design an optical coupler based on “Free-form” structure to improve the efficiency. According to the simulations and analysis of this “coupler surface” by the optical simulation software, the results showed that the efficiency of the transmission was improved more than three times comparing to the original system.
論文摘要 II
ABSTRACT III
誌謝 IV
目錄 V
圖目錄 VII
表目錄 IX
第 1 章 緒論 1
1.1研究背景 1
1.2研究動機與目的 2
1.3論文章節架構 3
第 2 章 自然光照明系統簡介與基礎理論 5
2.1自然光照明系統簡介 5
2.1.1集光系統 6
2.1.2傳光系統 8
2.1.3放光系統 9
2.2基礎理論-幾何光學 9
2.2.1費馬定律 10
2.2.2折射、反射定律 11
2.3基礎理論-光度學基礎理論 13
2.3.1光通量 (Luminous flux, F) 13
2.3.2立體角 (Solid angle, Ω) 14
2.3.3光強度 (Luminous intensity, I) 15
2.3.4照度 (Illuminance, E) 17
第 3 章 自由曲面方法介紹 19
3.1數值優化法 20
3.2直接法 22
3.2.1 Simultaneous Multiple Surface 22
3.2.2 Tessellation method 25
3.2.3 Tailored Lens 26
第 4 章 自由曲面耦合器設計方法 29
4.1輸入光源與傳光條件限制 29
4.2透鏡式光耦合器設計方法 34
4.2.1能量權重指標 35
4.2.2光耦合器基本架構 37
4.2.3透鏡曲率計算 39
4.3反射罩耦合器整體結構 42
第 5 章 模擬結果與分析 43
5.1模擬架構與分析面的設定 45
5.2光耦合效率分析 46
5.3光傳輸效率分析 47
第 6 章 結論與未來展望 49
6.1結論: 49
6.2未來展望 49
參考文獻 51
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21.徐鈺翔,「新式自由曲面反射罩設計應用於照明光學耦合器」,碩士論文,國立台灣科技大學光電工程研究所,指導教授: 黃忠偉,台北(2012).
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